Sistema de Detecção e Localização de Vazamentos de Gás Natural
em uma Rede de Distribuição à Alta Pressão
José Wanderley Scucuglia1
Cristian Mara M. M. Patrício3
Celso Correia de Souza2
Lauro Corrêa Cruz Junior4
Núcleo de Energia, Automação e Controle – NEAC
Universidade para o Desenvolvimento do Estado e da Região do Pantanal – UNIDERP
79003-010, Campo Grande, MS – E-mail: [email protected]
O modelamento de redes de distribuição de gás
em dutos permite calcular, em ambiente virtual,
parâmetros como pressão, temperatura e vazão.
Esses valores podem ser comparados com os valores
reais da rede, obtidos através dos equipamentos de
controle, facilitando, com isso, a tomada de decisões
sobre o funcionamento do sistema. O modelo
matemático de redes de gás é obtido através das leis
da Física (Mecânica dos Fluidos e Circuitos
Elétricos) [1]. Para redes de distribuição de gás
operando em regime permanente, uma perturbação
externa, devido a um vazamento de gás, pode causar
transitórios indesejáveis, que devem ser corrigidos
num intervalo de tempo tão curto quanto possível.
O objetivo deste trabalho foi desenvolver um
sistema de aquisição, supervisão e controle de
dados, capaz de identificar vazamentos em redes gás
natural, localizá-los utilizando redes neurais
artificiais [2], isolando o trecho da rede com
vazamento, retornando o sistema em regime
permanente após um período curto de tempo. Para a
consecução do objetivo, considerou-se a instalação
de válvulas pneumáticas, munidas de controladores
PID (controlador proporcional, integral e derivativo)
em cada um dos nós de entrega e recebimento de
gás da rede, bem como medidores de vazão, pressão
e temperatura,.de forma a funcionar em tempo real e
conectados a uma central de controle automática,
gerenciada
por
um
software
algébrico
computacional neuronal.
A figura (1) representa um duto monitorado,
sendo, e = nó de entrada de gás, s = nó de saída de
gás; Ve = válvula de segurança do nó de entrada;
Vs = válvula de segurança do nó de saída, MSe =
___________________
1
Professor Mestre do Curso de Engenharia Elétrica da UNIDERP,
doutorando em Engenharia Elétrica na FEIS/UNESP.
2
Professor Adjunto Doutor do Curso de Matemática e Engenharia
Elétrica e dos Programas de Mestrados em Produção e Gestão
Agroindustrial e Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional da
UNIDERP.
3
Pesquisadora Bolsista do (CNPq/FINEP) junto ao
NEAC/UNIDERP, mestranda em Engenharia Elétrica na UFMS.
4
Professor do Curso de Engenharia Elétrica da UNIDERP,
pesquisador junto ao NEAC/UNIDERP.
módulo de supervisão do nó de entrada, MS = módulo
s
de supervisão do nó de saída e Q = escoamento no
duto.
Ve
e
Vs
Q
s
MSs
MSe
Figura 1 – Duto monitorado.
Neste trabalho modelou-se a operação de uma rede de
distribuição de gás, inicialmente, em regime
permanente, com dezenove dutos, doze nós de saídas e
um nó de entrada de gás. Foi simulado um vazamento
na rede para a detecção, a localização, o isolamento da
malha afetada. O retorno do sistema em regime
permanente foi realizado num intervalo de tempo
bastante reduzido. A localização do ponto de vazamento
foi obtida com um erro muito pequeno se comparado
com os métodos clássicos de localização (3%).
L4
L5
4
3
5
L6
L7
2
6
8
L1
13
12
L12
L13
9
L9
L2
1
7
L8
L3
11
10
L10
L11
L1
= Nó de Entrada
L2 a L13 = Nós de Saídas
Figura 2 – Rede de Distribuição de Gás Natural através de Dutos.
O sistema desenvolvido pode ser aplicado, com
pequenas adaptações, a outros tipos de sistemas de
distribuição realizados através de dutos, como água e
petróleo, mais comuns em nosso cotidiano. Apoio
FINEP.
Referências
[1] A.J. Osiadacz, “Simulation and analysis of gas
networks”, E & F.N.Spon, London, 1987.
[2] S. Haykin, “Redes Neurais - Princípios e Prática”,
2ed, Bookman, 2000.